Diseño y despliegue de un sistema de monitoreo basado en IoT para cultivos hidropónicos

Abstract

El IoT es tendencia tecnológica que hace posible sistemas inteligentes entre cosas conectadas. Su apli cación se encuentra en diferentes campos, uno de ellos es la agricultura, donde el uso de nuevas técni cas, como la hidroponía, está en auge. Es importante abordar esta área, porque la población mundial alcan zará un aproximado de 9600 millones de habitantes para el 2050, por ende, para satisfacer esta demanda se necesita que el ritmo industrial agrícola sea aún más rápido y preciso. Además, el aumento de la tem peratura ambiente y los cambios climáticos por el calentamiento global también están afectando negati vamente a la producción agraria. En esta investigación se presenta un sistema de monitoreo IoT escalable basado en la tecnología Sigfox con capacidades de predicción del 89,37 % a través de redes neuronales para aplicaciones agrícolas. Se proporciona una ar quitectura efectiva de cuatro capas que consta de percepción, red, middleware y aplicación. Para la validación, el sistema fue construido, probado experi mentalmente y validado mediante el monitoreo de la temperatura, humedad y control de la recirculación de nutrientes, en un sistema hidropónico de la ciudad de Loja en Ecuador, durante cinco meses. El sistema desarrollado es lo suficientemente inteligente para proporcionar la acción de control adecuada para el entorno hidropónico, en función de los múltiples pará metros de entrada recopilados, facilitando una gestión efectiva para los agricultores, por ende, mejorando su producción.//The IoT is a technological trend that enables the application of intelligent systems between connected things. IoT is being applied in different fields, in cluding agriculture, where new techniques such as hydroponics are booming. As the increase in ambient temperature and climate changes caused by global warming have negatively affected agricultural produc tion and the rapid growth of the world’s population, which will reach approximately 9.6 billion by 2050, the industrial pace of agriculture needs to be even faster and more precise. This research presents a scalable IoT monitoring system based on Sigfox technology with 89.37% prediction capabilities through neural networks for agricultural applications. An effective four-layer architecture consisting of perception, net work, middleware, and application is provided. The system was experimentally tested and validated for five months by monitoring temperature, humidity, and nutrient recirculation control in a hydroponic system in Loja, Ecuador. The developed system is smart enough to adequately control the hydroponi cenvironment based on the multiple input parameters collected, facilitating effective management for farm ers and improving production.